为什么骑自行车转弯时,好像一定要将身体向转弯一边倾斜?是由于物理原因,还是人的对转弯没有用却不自主的动作? 再问一下转弯时自行车和人整体的受力图。 汽车转弯时,两侧轮子压力是否不同,汽车受力图又如何呢?
首先要理解一个力作用到(大块)物体上会产生什么效果。一个力作用到(大块)物体上,等效于一个同样大小和方向的力作用在这个物体的质心上和一个力偶。这个力偶会使物体发生滚动。
现在分析自行车转弯时受到的力。一个是摩擦力,作用在轮子和地面的接触点。它产生的力偶会使自行车向外翻转。 第二个是重力,作用在质心上,力偶为零。第三个是地面对自行车的支撑力,和重力大小相等方向相反,也是作用在轮子和地面的接触点。
如果转弯时保持竖直状态,支撑力就通过质心,力偶也为零。这样三个力等效结果是一个通过质心的力使自行车转弯,一个力偶使自行车向外翻转。如果身体向转弯一边倾斜,支撑力就不通过质心,支撑力就会提供一个使自行车向内翻转的力偶。
当这个力偶和摩擦力的力偶大小相等时,自行车就不会翻倒。
自行车转弯的时候,走的是一段弧线,相当与是一段小的圆弧,也就是圆周运动,圆周运动需要一个向心力,自行车若不倾斜,只受到重力和支持力这一对平衡力,并没有受到向心力的作用,也就不能转过去.但是倾斜的时候,轮胎对地面有一个向外的力量,有 由于反作用力的作用,自行车回受到一个向内的作用,这样他就可以转过去了.